機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷

1、機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷 教學(xué)目的： 了解機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷的有關(guān)理論與應(yīng)用技術(shù) 掌握工程實際問題研究、分析和處理方法與技巧參考書目1.機(jī)械故障診斷學(xué)屈梁生，何正嘉 上?？萍汲霭嫔?. 機(jī)械故障的診斷與情況監(jiān)測R.A. Collacott 機(jī)械工業(yè)出版社3. Mechanical fault diagnosis and condition monitoring R. A. Collacott, Chapman and Hall 4. 機(jī)械故障診斷學(xué)鐘秉林，黃仁 機(jī)械工業(yè)出版社5. 機(jī)械故障診斷的時序方法，楊叔子，吳雅 西安交通大學(xué)出版社6. 工程機(jī)械故障剖析與處理焦福全

2、，劉紅兵 人民交通出版社第一章 概述1 機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷的任務(wù)和目的1機(jī)械故障診斷學(xué) 識別機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)，它研究機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。2任務(wù)：通過掌握設(shè)備過去和現(xiàn)代在運(yùn)行中或基本不拆卸情況下的狀態(tài)量，判明其質(zhì)量優(yōu)劣、利用程度、是否安全、有關(guān)異?；蚬收系脑蚣邦A(yù)測對將來的影響，從而找出必要對策的技術(shù)。3目的：保證設(shè)計、制造出符合用戶要求的設(shè)備，并保證可靠有效地發(fā)揮設(shè)備的功能。 通過性能評價為優(yōu)化設(shè)計，正確制造提供數(shù)據(jù)信息。 保證設(shè)備無故障，安全可靠運(yùn)行。 保證設(shè)備發(fā)揮其最大設(shè)計能力，物盡其用。 能及時正確地對各種異?；蚬收献鞒鲈\斷，指導(dǎo)必要的干預(yù)（包括控制、

3、調(diào)整、維修、治理及繼續(xù)監(jiān)視）。 關(guān)鍵：機(jī)械狀態(tài)識別理論 困難：運(yùn)行中零部件直接測試的困難間接測量（噪聲、振動、潤滑油中磨損碎片的測定、溫升的測定、聲發(fā)射的測定）例如： 機(jī)器主軸狀態(tài)油溫升高： 運(yùn)行異常； 室溫升高，散熱慢； 油粘度，運(yùn)行時t可能出現(xiàn)的決策錯誤：（1）實際異常正常（2）實際正常異常機(jī) 器工況監(jiān)測信息處理狀態(tài)識別診斷決策巡回監(jiān)視停機(jī)處理重點監(jiān)視監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)比 較圖1 機(jī)械故障診斷過程2 診斷信息的來源1直接觀察和記錄2噪聲、振動測量3磨損殘物測定4整機(jī)性能測定5零部件性能測定：主要用于對機(jī)器可靠性起決定性影響的關(guān)鍵零件。例如：l 電阻應(yīng)變片l 聲發(fā)射測表面磨損l 非接觸式電子探頭測量軸

4、心位置l 熱偶測軸承中摩擦發(fā)熱l 安裝專用傳感器測量汽缸/缸套磨損3 機(jī)械故障診斷的類型1功能診斷和運(yùn)行分析功能診斷新安裝機(jī)器，或剛大修后 的機(jī)器 運(yùn)行診斷正常工作中的機(jī)器2定期診斷與連續(xù)診斷取決因素： 設(shè)備的關(guān)鍵程度 設(shè)備事故影響的嚴(yán)重程度 運(yùn)行中性能下降快慢 設(shè)備故障發(fā)生和發(fā)展的可預(yù)測性3直接診斷與間接診斷間接診斷即通過二次診斷信息間接判斷機(jī)組中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。4常規(guī)工況診斷和特殊工況診斷4 故障及其類型1故障：一臺裝置在它應(yīng)達(dá)到的功能上喪失能 引起系統(tǒng)立即喪失其功能 降低設(shè)備性能 即使設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)操作者蓄意或無意使其脫離正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)或部件喪失其功能。2故障類型（1）早期故障

5、（2）偶發(fā)性故障（3）隨時性故障強(qiáng)度（應(yīng)力）概率強(qiáng)度（應(yīng)力）概率強(qiáng)度（應(yīng)力）強(qiáng)度（應(yīng)力）次標(biāo)準(zhǔn)件的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)件的強(qiáng)度操作中的最大強(qiáng)度工作應(yīng)力部件強(qiáng)度（1）早期故障（1）早期故障 總體上部件質(zhì)量正常時應(yīng)分布在設(shè)計點以上，但有時會出現(xiàn)局部“薄弱部件”，即個別部件強(qiáng)度在工作應(yīng)力值以下。（2）偶發(fā)性故障 這是基本工程問題。即工作應(yīng)力和部件強(qiáng)度間的界線相近。部件在可以接受的質(zhì)量低極限時，卻可能處在應(yīng)力高極限下工作，因而導(dǎo)致部件失效。 改進(jìn)方法： 增大兩值之間間距，即強(qiáng)度，應(yīng)力 降低兩條曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差，即嚴(yán)格控制質(zhì)量極限，限制設(shè)備應(yīng)力操作范圍。（2）偶發(fā)性故障 摘要幻燈片（3）隨時性故障A曲線：故障平均時間

6、（正態(tài)分布） 標(biāo)準(zhǔn)偏差使用壽命：能夠控制的允許出現(xiàn)的故障次數(shù)，利用3方法能控制98%的故障。B曲線：實際隨時性故障分布曲線（3）隨時性故障強(qiáng)度（應(yīng)力）概率運(yùn)行時間-33hrBA3故障的各種分類（1）工程分類 間斷性故障：很短期間內(nèi)故障發(fā)生，造成部件喪失某些功能，但可以立即恢復(fù)。 永久性故障：直到修理或換部件，功能未能恢復(fù)。（2）等級 完全性故障 部分性故障（3）發(fā)展快慢 突發(fā)性故障：不能早期預(yù)測或監(jiān)測 漸發(fā)性故障：可預(yù)測（4）性質(zhì) 破壞性故障：突發(fā)、完全性故障 漸衰失效性故障：部分、漸發(fā)性故障4故障發(fā)生原因（1）磨損性故障：正常磨損（2）錯用性故障：工作應(yīng)力超過部件承受強(qiáng)度（3）固有薄弱性故障

7、：應(yīng)力在設(shè)計范圍內(nèi)喪失功能5 故障分析實例柴油機(jī)故障分析 故障分類 故障出現(xiàn)率（%） 噴油設(shè)備及供油系統(tǒng)27.0 漏水 17.3 閥門及閥座 11.9 軸承 7.0 活塞組件 6.66 故障樹分析法1基本概率故障樹：表示系統(tǒng)（或設(shè)備）特定事件（或不希望事件）與它的各個子系統(tǒng)或各個部件故障事件之間的邏輯結(jié)構(gòu)圖。故障樹分析法系統(tǒng)故障元件1故障事件B故障事件A故障或與或元件2故障元件3故障元件4故障故障樹分析法 系統(tǒng)故障：頂事件，或終端事件 形成系統(tǒng)故障的基本事件：底事件，或初始事件 故障樹分析法：（FTA， Fault Tree Analysis） 它是一種將系統(tǒng)故障形成原因作由總體至部分按樹技形

8、狀逐級細(xì)化的分析方法。它是對復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計、工廠試驗或現(xiàn)場出現(xiàn)失效形式進(jìn)行可靠性分析的工具，其目的是判明基本故障，確定故障的原因、影響和發(fā)生頻率。故障樹分析法 故障樹分析法的缺點：有可能漏掉重大的部件故障或元件故障。2 2故障樹分析順序定義系統(tǒng)，選定頂事件（即不希望事件）對系統(tǒng)故障進(jìn)行定義、分析其原因（如設(shè)計、建造、運(yùn)行、人為因素等等），對外部環(huán)境條件，人為因素作充分考慮。作故障樹邏輯圖對故障樹結(jié)構(gòu)作定性分析，分析各事件結(jié)構(gòu)重要度、應(yīng)用布爾代數(shù)對故障樹作簡化，尋找故障樹的最小割集，以判斷薄弱環(huán)節(jié)。對故障樹結(jié)構(gòu)作定量分析，如掌握各元件、部件的故障率數(shù)據(jù)，即可根據(jù)故障樹邏輯，對系統(tǒng)的故障作定量分析。提出預(yù)防故障措施。電動機(jī)過熱線路短路電機(jī)電流電動機(jī)先期損壞或與或電源波動回路電流熔斷器未燒斷熔斷器失效3. 實例一: 電動機(jī)過熱摘要幻燈片 摘要幻燈片第一章 概述1 機(jī)械工況監(jiān)測與故障診斷的任務(wù)和目的1機(jī)械故障診斷學(xué) 識別機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)，它研究機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。機(jī) 器工況監(jiān)測信息處理狀態(tài)識別診斷決策巡回監(jiān)視停機(jī)處理重點監(jiān)視監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)比 較圖1 機(jī)械故障診斷過程2 診斷信息的來源1直接觀察和記錄2噪聲、振動測量3磨損殘物測定4整機(jī)性能測定5零部件性能測定：主要用于對機(jī)器可靠性起決定性影響的關(guān)鍵零件。例如：l 電阻應(yīng)變片l 聲發(fā)射測表